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整车电器件搭铁原则浅谈

2020-04-07

汽车电器 2020年3期
关键词:单点电磁电器

刘 凤

(吉利汽车研究院 (宁波)有限公司,浙江 宁波 315316)

随着汽车电器件集成度的日益增多,电磁兼容性在汽车领域越来越被重视。汽车电磁兼容性的优良直接决定汽车品质、客户感知,甚至汽车销量。其中一个容易导致电磁兼容问题产生的原因就是汽车电器件的电源回线搭铁方式,良好的搭铁技术是保障电器件及其系统安全和电磁兼容性能的基础,同时也避免了由于搭铁不良或不当所构成的电磁兼容性问题的发生。

1 整车电器件搭铁类型

1.1 单点搭铁

单点搭铁即为将所有电器件搭铁点共同接到一个参考搭铁点上。且单点搭铁还分为串联单点搭铁和并联单点搭铁,如图1、图2所示[1]。

单点搭铁的优点是没有搭铁环路且在低频时工作更好。但容易产生电压差,以串联单点搭铁为例。

图1 串联单点搭铁

以上电压按照直流计算的,如是高频则计算公式为U=L×d i/d t,电感与搭铁线的粗细、长度、面积、形状有关,d i为电流的大小变化,d t为电流变化的时间,从计算公式可知频率越高、电流变化速率越大,产生搭铁电压越高[2]。因此单点搭铁不适用两路电流变化率相差很大的电器件。

图2 并联单点搭铁

1.2 多点搭铁

多点搭铁方式即为将每一个电器件分别搭接到参考搭铁点,如图3所示。此搭铁方式可以克服单点搭铁的问题,其优点是高频时工作效果更好,因为这种搭铁方式的搭铁线较短,不易形成天线效应。但缺点是会有共搭铁阻抗和搭铁环路问题,会造成电压耦合。为减少搭铁回路面积及共搭铁阻抗,各搭铁点之间的距离应尽量限制在最高工作频率的波长的1/20。

1.3 混合搭铁

混合搭铁方式如图4所示,此方式综合了单点搭铁和多点搭铁的优点。在低频时是单点搭铁,高频时是多点搭铁。此方式在实车上应用更广。

图3 多点搭铁

图4 混合搭铁

2 整车电喇叭因搭铁方式导致的电磁干扰问题分析

2.1 问题现象

在整车电磁兼容主观评价测试时,测试工程师接通前照灯、转向灯、小灯,然后按下高音喇叭,发现前照灯的转向灯和小灯熄灭,工作异常。

2.2 问题原因分析

经过对整车进行逐一排查,发现高音喇叭的电源回线搭铁点与前照灯的电源回线搭铁点为同一点即单点搭铁 (共搭铁)。深入分析后得知高音喇叭工作时,产生连续的大电流,该电流在共搭铁点产生压差,导致前照灯控制器工作压差变小,误判该回路短路,从而开启保护功能,使得小灯和转向灯不亮。

2.3 整改方法及结果验证

图5 改善后搭铁方式

将高音喇叭和前照灯电源回线搭铁点分开,如图5所示,分别单独搭铁实现多点搭铁。然后再次按照第一次测试的方法进行验证,结果发现前照灯的小灯和转向灯未熄灭,工作正常。导致此问题的根本原因最后判定为大电流电器件与普通电器件电源回线共搭铁。

3 实车中不能与其他电器件单点搭铁(共搭铁)的电器件

大量经验总结得知:在整车中,有些电器件是需要单独搭铁,不能与其他电器件共搭铁,具体如下。

1)启动电流、峰值电流较大的电器件电源回线应单独搭铁,如鼓风机、车窗电机、电喇叭等。如与小电流电器件单点搭铁则上述瞬间大电流会导致搭铁点产生压差,从而导致小电流电器件压降改变,工作异常。

2)工作电流相差超过5A的电器件,电源回线不能共搭铁。

3)比较关键的部件、有特殊要求的零部件需单独搭铁,如ECU、ABS及无线电系统等零部件需单独搭铁。

4)各高压部件之间的PE搭铁点,需单独搭铁。

4 结论

不同的搭铁方式具有各自的适用范围,为降低由汽车电器件搭铁方式导致的整车电磁兼容性问题发生的频率,在整车线束布置和搭铁方式选择的V数据开发阶段就要考虑到电磁兼容性问题。针对不同电器件的种类 (如是否是磁敏感电器件)和工作电流范围等特性选择合理的搭铁方式,从而大幅降低由此导致的电磁兼容性问题发生的频率和降低车辆在造车验证阶段发现电磁兼容性问题的整改成本,并缩短开发周期,为抢占销售市场争分夺秒做出贡献。

但实践中尚缺乏一套能有效对搭铁系统进行设计和测试、对搭铁效能进行评估的标准体系,所以仍需要对整车电器件搭铁方式的适用性进行深入研究,积累更多经验从而减少因电器件搭铁方式不当造成的整车电磁兼容性问题。

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